JPH0680967B2 - Optically controlled phased array antenna - Google Patents

Optically controlled phased array antenna

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JPH0680967B2
JPH0680967B2 JP18076889A JP18076889A JPH0680967B2 JP H0680967 B2 JPH0680967 B2 JP H0680967B2 JP 18076889 A JP18076889 A JP 18076889A JP 18076889 A JP18076889 A JP 18076889A JP H0680967 B2 JPH0680967 B2 JP H0680967B2
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emitted
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amplitude
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善彦 小西
渉 中條
久雄 岩崎
交二 安川
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EI TEI AARU KODENPA TSUSHIN KENKYUSHO KK
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は光制御型フェーズドアレーアンテナに関する。The present invention relates to an optically controlled phased array antenna.

[従来の技術] 第5図は、エル・ピー・アンダーソン(L.P.Anderson)
とエフ・ボルディザール(F.Boldissar)による“光プ
ロセッサを用いたアンテナのビーム形成(Antenna Beam
forming Using Optical Processor)"IEEE AP−S国際
シンポジウム・ダイジェスト,AP11−3,pp431−434,1987
年に示された従来の光制御型フェーズドアレーアンテナ
のブロック図であり、第6図は第5図で用いられる従来
の光放射器1のブロック図である。
[Prior Art] Figure 5 shows LP Anderson.
And F. Boldissar, “Antenna Beam Forming Using Optical Processors”
forming Using Optical Processor) "IEEE AP-S International Symposium Digest, AP11-3, pp431-434, 1987
FIG. 6 is a block diagram of a conventional optically controlled phased array antenna shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a block diagram of a conventional light radiator 1 used in FIG.

第5図及び第6図において、送信信号であるマイクロ信
号は発振器2から光放射器1内の変調器18に入力され
る。一方、レーザダイオード19から放射されるビーム光
はビーム調整器20によって所定のビーム幅に調整された
後、ビームスプリッタ21を介してビーム調整器22に入射
する。ビームスプリッタ21で分岐される分岐光は変調器
18に入射する。変調器18は、入射される分岐光の周波数
を、入力されるマイクロ波信号の周波数だけ偏移させ、
変調後のビーム光をミラー23を介してビーム調整器24に
出力する。
In FIGS. 5 and 6, the micro signal which is the transmission signal is input from the oscillator 2 to the modulator 18 in the light radiator 1. On the other hand, the beam light emitted from the laser diode 19 is adjusted to have a predetermined beam width by the beam adjuster 20, and then enters the beam adjuster 22 via the beam splitter 21. The split light split by the beam splitter 21 is a modulator
Incident on 18. The modulator 18 shifts the frequency of the incident branched light by the frequency of the input microwave signal,
The modulated beam light is output to the beam adjuster 24 via the mirror 23.

ビーム調整器22は、入射されたビーム光を所定のビーム
幅に調整した後、第1のビーム光3としてミラー5を介
してイメージマスク6に出力し、一方、ビーム調整器24
は、入射されたビーム光を所定のビーム幅dに調整した
後、第2のビーム光4としてビーム合成器10に出力す
る。ここで、上記第2のビーム光4のビーム幅方向の位
置に対する相対振幅は、第7図に示すように、ビーム幅
方向の位置にかかわらず一定である。
The beam conditioner 22 adjusts the incident beam light to a predetermined beam width and then outputs it as the first beam light 3 to the image mask 6 via the mirror 5, while the beam conditioner 24
Adjusts the incident light beam to have a predetermined beam width d, and then outputs it as the second light beam 4 to the beam combiner 10. Here, as shown in FIG. 7, the relative amplitude of the second light beam 4 with respect to the position in the beam width direction is constant regardless of the position in the beam width direction.

イメージマスク6は、入射された第1のビーム光3を、
扇形ビームパターンなどの所望のアンテナ放射パターン
のパターン形状に対応したビーム形状を有するビーム光
7に変換して、フーリエ変換レンズ8に放射する。例え
ば、図示するように凸レンズにてなるフーリエ変換レン
ズ8は、入射されたビーム光7を受光し、そのビーム光
7の振幅分布及び位相分布(以下、振幅位相分布とい
う。)を空間的にフーリエ変換して、ビーム幅dを有す
るビーム光9をビーム合成器10に放射する。なお、フー
リエ変換レンズについては、例えば、大越孝敬著「光エ
レクトロニクス」電子情報通信学会編,電子情報通信学
会大学シリーズ,F−10,55頁−58頁,昭和57年8月15日
発行,に開示されている。ビーム合成器10は、上記第2
のビーム光4と上記ビーム光9を合成した後、混合光11
をファイバアレー12に放射する。ファイバアレー12は、
所定の間隔を置かれて光ファイバの長手方向が平行する
ように、ある平面に並置された複数n本の光ファイバか
らなり、このファイバアレー12に入射される混合光11は
空間的にサンプリングされ各光ファイバに入射される。
各光ファイバに入射された各ビーム光はそれぞれ、n本
の光ファイバケーブル13a乃至13nを介して各光電変換器
14a乃至14nに入射する。光電変換器14a乃至14nはそれぞ
れ、入射されたビーム光を、上記第1のビーム光3と上
記第2のビーム光4の差の周波数、すなわち発振器2か
ら出力されるマイクロ波信号の周波数と同一の周波数で
あって、入力されるビーム光の振幅に比例しかつその位
相に一致したマイクロ波信号に光電変換した後、増幅器
15a乃至15nを介して、直線状又は平面状で並置される素
子アンテナ17a乃至17nに出力する。これによって、マイ
クロ波信号が、素子アンテナ17a乃至17nから、上記イメ
ージマスク6で設定される放射パターンで空間に放射さ
れる。
The image mask 6 receives the incident first beam light 3
It is converted into beam light 7 having a beam shape corresponding to a desired antenna radiation pattern, such as a fan-shaped beam pattern, and emitted to the Fourier transform lens 8. For example, as shown in the figure, the Fourier transform lens 8 formed of a convex lens receives the incident beam light 7, and spatially Fourier transforms the amplitude distribution and the phase distribution (hereinafter referred to as the amplitude / phase distribution) of the beam light 7. After conversion, the beam light 9 having the beam width d is emitted to the beam combiner 10. The Fourier transform lens is described in, for example, Takahiro Ohgoshi, "Optical Electronics," edited by The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, University Series, F-10, pages 55-58, published August 15, 1982. It is disclosed. The beam combiner 10 is the second
After combining the beam light 4 and the beam light 9 of
To the fiber array 12. Fiber array 12
The mixed light 11 incident on the fiber array 12 is spatially sampled, which is composed of a plurality of n optical fibers arranged in parallel in a plane so that the longitudinal directions of the optical fibers are parallel to each other at a predetermined interval. It is incident on each optical fiber.
The respective light beams incident on the respective optical fibers are respectively passed through the n optical fiber cables 13a to 13n to the respective photoelectric converters.
It is incident on 14a to 14n. Each of the photoelectric converters 14a to 14n makes the incident light beam the same as the frequency of the difference between the first light beam 3 and the second light beam 4, that is, the frequency of the microwave signal output from the oscillator 2. After the photoelectric conversion to a microwave signal having a frequency of, which is proportional to the amplitude of the input light beam and coincides with its phase, the amplifier
It outputs to the element antennas 17a to 17n arranged in a straight line or in a plane via 15a to 15n. Thereby, the microwave signal is radiated from the element antennas 17a to 17n to the space in the radiation pattern set by the image mask 6.

上述のように、イメージマスク6から放射されるビーム
光7はフーリエ変換レンズ8によって1回フーリエ変換
されてビーム光7のフーリエ変換像(すなわち、フラウ
ンホーファ回折像)となり、その後、素子アンテナ17a
乃至17nからなるアレーアンテナから放射されることに
より、当該アレーアンテナの放射パターンは、その開口
の振幅位相分布のフーリエ変換像(すなわち、フラウン
ホーファ回折像)となります。すなわち、イメージマス
ク6から放射されるビーム光7の振幅位相分布は2回フ
ーリエ変換されるので、公知の通り、ビーム光の7の振
幅位相分布は、アレーアンテナによって放射された遠方
界のマイクロ波信号の振幅位相分布に一義的に対応する
ことになる。
As described above, the beam light 7 emitted from the image mask 6 is Fourier-transformed once by the Fourier transform lens 8 into a Fourier transform image (that is, a Fraunhofer diffraction image) of the beam light 7, and then the element antenna 17a.
When radiated from an array antenna consisting of ~ 17n, the radiation pattern of the array antenna becomes a Fourier transform image (that is, Fraunhofer diffraction image) of the amplitude / phase distribution of the aperture. That is, since the amplitude / phase distribution of the beam light 7 radiated from the image mask 6 is Fourier-transformed twice, as is known, the amplitude / phase distribution of the beam light 7 is the far-field microwave radiated by the array antenna. This will uniquely correspond to the amplitude / phase distribution of the signal.

[発明が解決しようとする課題] 以上のように構成された光制御型フェーズドアレーアン
テナにおいては、素子アンテナ17a乃至17nから放射され
るマイクロ信号の放射パターンはイメージマスク6の形
状及び光軸からの位置で設定される。従って、イメージ
マスク6の形状及び位置が固定されているとき、上記マ
イクロ信号の放射パターンは固定され、放射パターンを
変更することができないという問題点があった。
[Problems to be Solved by the Invention] In the optically controlled phased array antenna configured as described above, the radiation pattern of the micro signal radiated from the element antennas 17a to 17n depends on the shape of the image mask 6 and the optical axis. Set by position. Therefore, when the shape and position of the image mask 6 are fixed, the radiation pattern of the micro signal is fixed, and the radiation pattern cannot be changed.

ところで、通常の光ファイバの直径は光の波長に対して
約100倍程度であるので、上記ファイバアレー12におい
て用いられる光ファイバの配列間隔を光の波長以下にす
ることはできず、上記混合光11をファイバアレー12でサ
ンプリングする場合、サンプリング間隔が光の波長に比
べて大きくなってしまい、標本化定理を満足しない。従
って、フーリエ変換したビーム光9の分布に対応した放
射パターンを素子アンテナ17a乃至17nにおいて精確に再
現することはできず、このため、各素子アンテナ17a乃
至17nから空間に放射されるマイクロ波信号の放射パタ
ーンにおける最大のサイドローブレベルは、第8図に示
すように、−20dB程度となり、他の通信システムのマイ
クロ波信号との混信や干渉が生じる可能性がある。混信
や干渉を防ぐためには、一般に例えばサイドローブレベ
ルを−30dB以下にする必要がある。
By the way, since the diameter of a normal optical fiber is about 100 times the wavelength of light, it is not possible to make the arrangement interval of the optical fibers used in the fiber array 12 equal to or less than the wavelength of light, and the mixed light When 11 is sampled by the fiber array 12, the sampling interval becomes larger than the wavelength of light, which does not satisfy the sampling theorem. Therefore, the radiation pattern corresponding to the distribution of the Fourier-transformed beam light 9 cannot be accurately reproduced in the element antennas 17a to 17n, and therefore, the microwave signals radiated into the space from the respective element antennas 17a to 17n cannot be reproduced. The maximum sidelobe level in the radiation pattern is about −20 dB as shown in FIG. 8, and there is a possibility that interference or interference with a microwave signal of another communication system may occur. In order to prevent interference and interference, it is generally necessary to set the sidelobe level to -30 dB or less, for example.

上述の従来の光制御型フェーズドアレーアンテナにおい
て、低サイドローブ特性を実現するためには、上記増幅
器15a乃至15nの利得を制御して、上記素子アンテナ17a
乃至17nのうちアレーアンテナの周辺部にある素子アン
テナに給電されるマイクロ波信号の振幅を小さくする必
要がある。これを実現するため、利得の異なる複数の増
幅器を用いるか、又は増幅器を用いて各増幅器の利得を
個別に調整しなければならず、特に素子アンテナの数が
多い場合には、そのために多大の時間や費用がかかると
いう問題点があった。
In the above-mentioned conventional optically controlled phased array antenna, in order to realize a low sidelobe characteristic, the gain of the amplifiers 15a to 15n is controlled to control the element antenna 17a.
It is necessary to reduce the amplitude of the microwave signal fed to the element antenna in the peripheral part of the array antenna out of 17 to 17n. In order to realize this, it is necessary to use a plurality of amplifiers having different gains or individually adjust the gains of the amplifiers by using the amplifiers. There was a problem that it took time and money.

本発明の第1の目的は以上の課題を解決し、アレーアン
テナから放射される無線信号の放射パターンを容易に変
更することができ、簡単な構成であって安価な光制御型
フェーズドアレーアンテナを提供することにある。
A first object of the present invention is to solve the above problems and to provide an inexpensive optically controlled phased array antenna which has a simple configuration and which can easily change the radiation pattern of a radio signal radiated from the array antenna. To provide.

本発明の第2の目的は、低いサイドローブ特性を有し、
簡単な構成であって安価な光制御型フェーズドアレーア
ンテナを提供することにある。
A second object of the invention is to have low sidelobe characteristics,
An object is to provide an inexpensive optically controlled phased array antenna with a simple configuration.

[課題を解決するための手段] 本発明に係る光制御型フェーズドアレーアンテナは、所
定の周波数を有する第1のビーム光を発生して放射する
第1の光放射手段(18a,20a,22)と、 上記第1のビーム光の周波数から、入力される無線信号
の周波数だけ偏移させた周波数を有する第2のビーム光
を発生して放射する第2の光放射手段(18b,20b,24)
と、 上記第1の光放射手段(18a,20a,22)から放射される第
1のビーム光を所定のアンテナ放射パターンのパターン
形状に対応したビーム形状を有するビーム光に変換して
放射する第1の変換手段(6)と、 上記第1の変換手段(6)から放射されるビーム光を受
光し、上記受光したビーム光の振幅分布及び位相分布を
空間的にフーリエ変換して、上記フーリエ変換後のビー
ム光を放射する第2の変換手段(8)と、 上記第2の変換手段(8)から放射されるビーム光と上
記第2の放射手段(18b,20b,24)から放射される第2の
ビーム光とを合成して放射する合成手段(10)と、 上記合成手段(10)から放射されるビーム光を空間的に
サンプリングし複数のビーム光に変換して放射するサン
プリング手段(12)と、 上記サンプリング手段(12)から放射される複数のビー
ム光をそれぞれ無線信号に光電変換して出力する光電変
換手段(14a−14n)と、 上記光電変換手段(14a−14n)から出力される複数の無
線信号をそれぞれ空間に放射する複数のアンテナ(17a
−17n)とを備えた光制御型フェーズドアレーアンテナ
において、 上記第2の光放射手段(18b,20b,24)と上記合成手段
(10)の間に設けられ、上記第2の光放射手段(18b,20
b,24)から放射される第2のビーム光のビーム幅方向の
振幅分布を変化して上記合成手段(10)に放射する分布
変化手段(31)を備えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] The optically controlled phased array antenna according to the present invention is a first light emitting means (18a, 20a, 22) for generating and emitting a first beam light having a predetermined frequency. And second light emitting means (18b, 20b, 24) for generating and emitting second beam light having a frequency deviated from the frequency of the first beam light by the frequency of the input radio signal. )
And converting the first beam light emitted from the first light emitting means (18a, 20a, 22) into a beam light having a beam shape corresponding to the pattern shape of a predetermined antenna radiation pattern, and emitting the beam light. No. 1 conversion unit (6) and the beam light emitted from the first conversion unit (6) are received, and the amplitude distribution and phase distribution of the received beam light are spatially Fourier-transformed to obtain the Fourier transform. Second conversion means (8) for emitting the converted beam light, beam light emitted from the second conversion means (8) and emission from the second emission means (18b, 20b, 24) Combining means (10) for combining and emitting the second light beam, and sampling means for spatially sampling the light beams emitted from the combining means (10), converting the light beams into a plurality of light beams, and emitting the plurality of light beams. (12) and from the sampling means (12) Photoelectric conversion means (14a-14n) for photoelectrically converting a plurality of emitted light beams into radio signals and outputting the radio signals, and a plurality of radio signals output from the photoelectric conversion means (14a-14n) are radiated into space. Multiple antennas (17a
-17n), and a second light emitting means (18b, 20b, 24) provided between the second light emitting means (18b, 20b, 24) and the combining means (10). 18b, 20
b, 24) is provided with a distribution changing means (31) for changing the amplitude distribution in the beam width direction of the second light beam emitted from the b, 24) and emitting it to the synthesizing means (10).

また、上記光制御型フェーズドアレーアンテナにおい
て、上記分布変化手段(31)は、好ましくは、上記第2
のビーム光の振幅分布を、ビーム光の周辺部の振幅がビ
ーム光の中央部の振幅よりも小さくなるように変化する
ことを特徴とする。
In the light control type phased array antenna, the distribution changing means (31) is preferably the second
Is characterized in that the amplitude distribution of the light beam is changed so that the amplitude of the peripheral portion of the light beam becomes smaller than the amplitude of the central portion of the light beam.

[作用] 以上のように構成された光制御型フェーズドアレーアン
テナにおいては、上記第1の変換手段(6)は、上記第
1の光放射手段(18a,20a,22)から放射される第1のビ
ーム光を所定のアンテナ放射パターンのパターン形状に
対応したビーム形状を有するビーム光に変換して放射
し、上記第2の変換手段(8)は、上記第1の変換手段
(6)から放射されるビーム光を受光し、上記受光した
ビーム光の振幅分布及び位相分布を空間的にフーリエ変
換して、上記フーリエ変換後のビーム光を放射する。一
方、上記分布変化手段(31)は、上記第2の光放射手段
(18b,20b,24)と上記合成手段(10)の間に設けられ、
上記第2の光放射手段(18b,20b,24)から放射される第
2のビーム光のビーム幅方向の振幅分布を変化して上記
合成手段(10)に放射する。
[Operation] In the optically controlled phased array antenna configured as described above, the first conversion means (6) emits the first light from the first light emission means (18a, 20a, 22). Beam light having a beam shape corresponding to the pattern shape of a predetermined antenna radiation pattern is radiated, and the second conversion means (8) radiates from the first conversion means (6). The received beam light is received, the amplitude distribution and the phase distribution of the received beam light are spatially Fourier transformed, and the beam light after the Fourier transformation is emitted. On the other hand, the distribution changing means (31) is provided between the second light emitting means (18b, 20b, 24) and the combining means (10),
The amplitude distribution in the beam width direction of the second light beam emitted from the second light emitting means (18b, 20b, 24) is changed and emitted to the combining means (10).

次いで、上記合成手段(10)は、上記第2の変換手段
(8)から放射されるビーム光と上記分布変化手段(3
1)から放射されるビーム光とを合成して放射し、上記
サンプリング手段(12)は、上記合成手段(10)から放
射されるビーム光を空間的にサンプリングし複数のビー
ム光に変換して放射し、上記光電変換手段(14a−14n)
は、上記サンプリング手段(12)から放射される複数の
ビーム光をそれぞれ無線信号に光電変換して上記複数の
アンテナ(17a−17n)に出力する。これによって、複数
の無線信号がそれぞれ、上記複数のアンテナ(17a−17
n)から放射される。
Then, the synthesizing means (10) and the light beam emitted from the second converting means (8) and the distribution changing means (3).
The beam light emitted from 1) is combined and emitted, and the sampling means (12) spatially samples the beam light emitted from the combining means (10) and converts it into a plurality of beam lights. The photoelectric conversion means (14a-14n) that radiate
Respectively photoelectrically converts a plurality of light beams emitted from the sampling means (12) into radio signals and outputs the radio signals to the plurality of antennas (17a-17n). As a result, the plurality of radio signals are respectively transmitted to the plurality of antennas (17a-17
emitted from n).

ここで、上記第2のビーム光は上記分布変化手段(31)
によってそのビーム幅方向の振幅分布が変化されるの
で、上記合成手段(10)から放射されるビーム光の振幅
分布が変化され、これによって、上記複数のアンテナ
(17a−17n)から放射される無線信号のアンテナ放射パ
ターンが変化する。
Here, the second beam light is the distribution changing means (31).
Since the amplitude distribution in the beam width direction is changed by the beam width direction, the amplitude distribution of the beam light emitted from the combining means (10) is changed, whereby the radio waves emitted from the plurality of antennas (17a-17n) are changed. The antenna radiation pattern of the signal changes.

また、上記分布変化手段(31)によって、上記第2のビ
ーム光の振幅分布が、ビーム光の周辺部の振幅がビーム
光の中央部の振幅よりも小さくなるように変化させると
き、上記合成手段(10)から放射されるビーム光の振幅
分布はビーム光の周辺部の振幅がビームの中央部の振幅
よりも小さくなる。従って、上記複数のアンテナ(17a
−17n)のうち上記ビーム光の周辺部に対応し、アレー
アンテナの周辺部に置かれるアンテナから放射される無
線信号のレベルが低下するので、アンテナ放射パターン
におけるサイドローブレベルを大幅に低下させることが
できる。
Further, when the distribution changing means (31) changes the amplitude distribution of the second light beam so that the amplitude of the peripheral portion of the light beam becomes smaller than the amplitude of the central portion of the light beam, the synthesizing means In the amplitude distribution of the beam light emitted from (10), the amplitude of the peripheral part of the beam light is smaller than that of the central part of the beam. Therefore, the plurality of antennas (17a
-17n), the level of the radio signal radiated from the antenna located in the peripheral part of the array antenna, which corresponds to the peripheral part of the above beam light, decreases, so the side lobe level in the antenna radiation pattern should be significantly decreased. You can

[実施例] 以下、図面を参照して本発明による実施例について説明
する。
Embodiments Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.

第1図は本発明の一実施例である光制御型フェーズドア
レーアンテナの構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an optically controlled phased array antenna which is an embodiment of the present invention.

この光制御型フェーズドアレーアンテナは、第5図の従
来の光制御型フェーズドアレーアンテナの構成に加え、
光放射器1から放射される第2のビーム光4のビーム幅
方向の振幅分布を調整するNDフィルタで構成された分布
調整器31を備えたことを特徴としている。
This optically controlled phased array antenna has the configuration of the conventional optically controlled phased array antenna shown in FIG.
It is characterized in that a distribution adjuster 31 composed of an ND filter for adjusting the amplitude distribution in the beam width direction of the second light beam 4 emitted from the light radiator 1 is provided.

この分布調整器31は、第3図に示すように、ビーム光の
中央部で透過率が最大となり、中央部から周辺部に行く
につれて透過率が低くなるように同心状で変化する、い
わゆるテーパ分布と呼ばれる透過率分布を有する。従っ
て、分布調整器31は、上記第2のビーム光4のビーム幅
方向の振幅分布を、上記テーパ状に変化させて、参照光
32としてビーム合成器10に放射する。このため、ビーム
合成器10から放射されるビーム光11の振幅分布、並びに
上記素子アンテナ17a乃至17nに給電されたマイクロ波信
号の振幅分布も、上記参照光32のそれと同様となり、ビ
ーム光のビーム幅方向の周辺部に対応し、アレーアンテ
ナの周辺部に置かれる素子アンテナ(例えば17a,17n)
に給電されるマイクロ波信号のレベルが低下する。従っ
て、素子アンテナ17a乃至17nから空間に放射されるマイ
クロ信号の放射パターンのサイドローブレベルを従来に
比較し低下させることができる。なお、第1図の光制御
型フェーズドアレーアンテナは、上述の点を除いて第5
図の従来の光制御型フェーズドアレーアンテナと同様に
動作する。
As shown in FIG. 3, this distribution adjuster 31 has a so-called taper that changes concentrically such that the transmittance becomes maximum in the central portion of the beam light and becomes lower from the central portion to the peripheral portion. It has a transmittance distribution called the distribution. Therefore, the distribution adjuster 31 changes the amplitude distribution of the second beam light 4 in the beam width direction into the tapered shape to change the reference light.
It is emitted to the beam combiner 10 as 32. Therefore, the amplitude distribution of the beam light 11 emitted from the beam combiner 10, and the amplitude distribution of the microwave signal fed to the element antennas 17a to 17n are also the same as that of the reference light 32, and the beam of the beam light Element antennas (for example, 17a, 17n) that correspond to the peripheral portion in the width direction and are placed in the peripheral portion of the array antenna
The level of the microwave signal fed to the power supply is lowered. Therefore, the side lobe level of the radiation pattern of the micro signal emitted from the element antennas 17a to 17n to the space can be lowered as compared with the conventional case. The optically controlled phased array antenna shown in FIG.
It operates similarly to the conventional optically controlled phased array antenna shown.

第4図は、上記参照光32の振幅分布が、−7dBのエッジ
レベルを有するガウス分布であるときのアンテナの放射
パターンであり、サイドローブレベルは−30dB以下と、
第8図の従来例に比較し、10dB以上低くなっている。
FIG. 4 is a radiation pattern of the antenna when the amplitude distribution of the reference light 32 is a Gaussian distribution having an edge level of −7 dB, and the side lobe level is −30 dB or less,
Compared to the conventional example of FIG. 8, it is lower than 10 dB.

以上の実施例において、分布調整器31として、同心状で
透過率が変化するNDフィルタを用いたが、これに限ら
ず、同心状で反射率が変化するミラーや、ビーム光を収
束させるレンズなどを用いてもよい。また、上記イメー
ジマスク6に代えて、ピンホール、又は平面状に並置さ
れた複数の透過型液晶素子からなる光スイッチを用いて
もよい。さらに、上記素子アンテナ17a乃至17nとして、
ダイポールアンテナ、誘電体基板上に構成された金属パ
ッチアンテナ、ホーンアンテナなどの複数のアンテナ
を、直線状又は平面状で配列したアレーアンテナを用い
ることができる。
In the above embodiments, the distribution adjuster 31 is a concentric ND filter whose transmittance changes, but the present invention is not limited to this, and a concentric mirror whose reflectance changes, a lens for converging beam light, and the like. May be used. Further, instead of the image mask 6, a pinhole or an optical switch composed of a plurality of transmissive liquid crystal elements juxtaposed in a plane may be used. Further, as the element antennas 17a to 17n,
It is possible to use an array antenna in which a plurality of antennas such as a dipole antenna, a metal patch antenna formed on a dielectric substrate, and a horn antenna are linearly or planarly arranged.

さらに、分布調整器31の透過率特性を変化することによ
って、素子アンテナ17a乃至17nから放射されるマイクロ
波信号の放射パターンを変化することができる。従っ
て、容易に放射パターンを変更して設定することができ
るという利点がある。
Furthermore, by changing the transmittance characteristic of the distribution adjuster 31, it is possible to change the radiation pattern of the microwave signal radiated from the element antennas 17a to 17n. Therefore, there is an advantage that the radiation pattern can be easily changed and set.

第2図は、光放射器の第2の実施例1aを示すブロック図
である。
FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment 1a of the light radiator.

第2図において、送信信号であるマイクロ波信号が発振
器2から光放射器1aの信号比較器35に入力される。
In FIG. 2, a microwave signal which is a transmission signal is input from the oscillator 2 to the signal comparator 35 of the light radiator 1a.

光放射器1aにおいて、レーザダイオード18aから放射さ
れるビーム光はビーム調整器20aで所定のビーム幅に調
整された後、ビームスプリッタ21aを介してビーム調整
器22に入射し、ビームスプリッタ21aで分岐される分岐
光36aはビーム合成器33に入射する。一方、レーザダイ
オード18bから放射されるビーム光はビーム調整器20bで
所定のビーム幅に調整された後、ビームスプリッタ21b
を介してビーム調整器24に入射し、ビームスプリッタ21
bで分岐される分岐光36bはビーム合成器33に入射する。
In the light emitter 1a, the beam light emitted from the laser diode 18a is adjusted to a predetermined beam width by the beam adjuster 20a, then enters the beam adjuster 22 via the beam splitter 21a, and is branched by the beam splitter 21a. The split light 36a is incident on the beam combiner 33. On the other hand, the beam light emitted from the laser diode 18b is adjusted to have a predetermined beam width by the beam adjuster 20b, and then the beam splitter 21b.
Incident on the beam conditioner 24 via the beam splitter 21
The branched light 36b branched at b enters the beam combiner 33.

ビーム調整器22,24はそれぞれ従来例と同様に、入射す
るビーム光を所定のビーム幅に調整して、第1のビーム
光3及び第2のビーム光4として放射する。
The beam adjusters 22 and 24 respectively adjust the incident beam light to have a predetermined beam width and emit it as the first beam light 3 and the second beam light 4, as in the conventional example.

ビーム合成器33は、入射する2つのビーム光を合成して
光電変換器34に放射する。光電変換器34は、入射する合
成光を上記分岐光36aと36bの差の周波数を有するマイク
ロ波信号に光電変換して信号比較器35に出力する。信号
比較器35は、光電変換器34から入力されるマイクロ波信
号と、発振器2から入力されるマイクロ波信号を比較
し、各信号の周波数差に比例した誤差電圧信号をレーザ
ダイオード18bに出力する。この電圧信号に応答してレ
ーザダイオード18bの励起電流が変化し、これによりレ
ーザダイオード18bの発振周波数が変化する。
The beam combiner 33 combines the two incident light beams and emits the combined light beams to the photoelectric converter 34. The photoelectric converter 34 photoelectrically converts the incident combined light into a microwave signal having a frequency of the difference between the branched lights 36a and 36b, and outputs the microwave signal to the signal comparator 35. The signal comparator 35 compares the microwave signal input from the photoelectric converter 34 with the microwave signal input from the oscillator 2, and outputs an error voltage signal proportional to the frequency difference between the signals to the laser diode 18b. . The excitation current of the laser diode 18b changes in response to this voltage signal, which changes the oscillation frequency of the laser diode 18b.

以上のように構成された帰還制御系においては、信号比
較器35に入力される2つのマイクロ波信号の各周波数が
一致するように、レーザダイオード18bの発振周波数が
制御される。従って、ビーム調整器22から放射される第
1のビーム光3の周波数と、ビーム調整器24から放射さ
れる第2のビーム光4の周波数との差の周波数は、発振
器2から出力されるマイクロ波信号の周波数に一致する
ように制御される。
In the feedback control system configured as described above, the oscillation frequency of the laser diode 18b is controlled so that the frequencies of the two microwave signals input to the signal comparator 35 match. Therefore, the frequency of the difference between the frequency of the first beam light 3 emitted from the beam conditioner 22 and the frequency of the second beam light 4 emitted from the beam conditioner 24 is the micro frequency output from the oscillator 2. It is controlled to match the frequency of the wave signal.

以上のように構成された光放射器1aを第6図で示された
光放射器1の代わりに用いることができ、この場合、第
1図の光制御型フェーズドアレーアンテナは、上述と同
様に動作する。
The light radiator 1a configured as described above can be used in place of the light radiator 1 shown in FIG. 6, and in this case, the optically controlled phased array antenna of FIG. Operate.

[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、光制御型フェーズ
ドアレーアンテナにおいて、ビーム光のビーム幅方向の
振幅分布を変化する分布変化手段を備えたので、複数の
アンテナから放射される無線信号のアンテナ放射パター
ンを容易に変化させることができる。
EFFECTS OF THE INVENTION As described in detail above, according to the present invention, the optically controlled phased array antenna is provided with the distribution changing means for changing the amplitude distribution of the beam light in the beam width direction. It is possible to easily change the antenna radiation pattern of the generated radio signal.

また、上記分布変化手段により、上記第2のビーム光の
振幅分布が、ビーム光の周辺部の振幅がビーム光の中央
部の振幅よりも小さくなるように変化させることによっ
て、複数のアンテナのうち上記ビーム光の周辺部に対応
し、アレーアンテナの周辺部に置かれるアンテナから放
射される無線信号のレベルが低下するので、アンテナ放
射パターンにおけるサイドローブレベルを大幅に低下さ
せることができる。従って、低サイドローブ特性を有す
る光制御型フェーズドアレーアンテナを簡単な構成でか
つ安価に構成することができるという利点がある。
In addition, the distribution changing means changes the amplitude distribution of the second light beam so that the amplitude of the peripheral portion of the light beam becomes smaller than the amplitude of the central portion of the light beam, so that among the plurality of antennas. Since the level of the radio signal radiated from the antenna placed in the peripheral portion of the array antenna corresponding to the peripheral portion of the beam light is reduced, the side lobe level in the antenna radiation pattern can be significantly reduced. Therefore, there is an advantage that the optically controlled phased array antenna having low sidelobe characteristics can be configured with a simple configuration and at a low cost.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の一実施例である光制御型フェーズドア
レーアンテナの構成を示すブロック図、 第2図は第1図の光放射器の第2の実施例を示すブロッ
ク図、 第3図は第1図の分布調整器から放射される参照光の振
幅分布特性を示す図、 第4図は第1図の光制御型フェーズドアレーアンテナの
アンテナ放射パターンを示す図、 第5図は従来の光制御型フェーズドアレーアンテナの構
成を示すブロック図、 第6図は従来の光放射器の構成を示すブロック図、 第7図は第6図の光放射器から放射される第2のビーム
光の振幅分布を示す図、 第8図は第5図の光制御型フェーズドアレーアンテナの
アンテナ放射パターンを示す図である。 1……光放射器 2……発振器、 6……イメージマスク、 8……フーリエ変換レンズ、 10……ビーム合成器、 12……ファイバアレー、 14a乃至14n……光電変換器、 17a乃至17n……素子アンテナ、 31……分布調整器。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an optically controlled phased array antenna which is an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the optical radiator shown in FIG. 1, and FIG. Is a diagram showing the amplitude distribution characteristic of the reference light emitted from the distribution adjuster of FIG. 1, FIG. 4 is a diagram showing the antenna radiation pattern of the optically controlled phased array antenna of FIG. 1, and FIG. FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of an optically controlled phased array antenna, FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of a conventional light radiator, and FIG. 7 is a diagram showing the second beam light emitted from the light radiator shown in FIG. FIG. 8 is a diagram showing an amplitude distribution, and FIG. 8 is a diagram showing an antenna radiation pattern of the optically controlled phased array antenna of FIG. 1 ... Optical radiator 2 ... Oscillator, 6 ... Image mask, 8 ... Fourier transform lens, 10 ... Beam combiner, 12 ... Fiber array, 14a to 14n ... Photoelectric converter, 17a to 17n ... … Element antenna, 31… Distribution adjuster.

フロントページの続き (72)発明者 岩崎 久雄 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷5 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内 (72)発明者 安川 交二 京都府相楽郡精華町大字乾谷小字三平谷5 番地 株式会社エイ・ティ・アール光電波 通信研究所内Front Page Continuation (72) Inventor Hisao Iwasaki Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Prefecture 5 Osamu Osamu, Mihiratani No. 5 Arai Optical & Radio Communications Research Institute, Inc. (72) Koji Yasukawa Seika-cho, Soraku-gun, Kyoto Prefecture Daisen, Osamu, Osamu, Minato, Hiratani No.5, ATR Optical Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】所定の周波数を有する第1のビーム光を発
生して放射する第1の光放射手段(18a,20a,22)と、 上記第1のビーム光の周波数から、入力される無線信号
の周波数だけ偏移させた周波数を有する第2のビーム光
を発生して放射する第2の光放射手段(18b,20b,24)
と、 上記第1の光放射手段(18a,20a,22)から放射される第
1のビーム光を所定のアンテナ放射パターンのパターン
形状に対応したビーム形状を有するビーム光に変換して
放射する第1の変換手段(6)と、 上記第1の変換手段(6)から放射されるビーム光を受
光し、上記受光したビーム光の振幅分布及び位相分布を
空間的にフーリエ変換して、上記フーリエ変換後のビー
ム光を放射する第2の変換手段(8)と、 上記第2の変換手段(8)から放射されるビーム光と上
記第2の放射手段(18b,20b,24)から放射される第2の
ビーム光とを合成して放射する合成手段(10)と、 上記合成手段(10)から放射されるビーム光を空間的に
サンプリングし複数のビーム光に変換して放射するサン
プリング手段(12)と、 上記サンプリング手段(12)から放射される複数のビー
ム光をそれぞれ無線信号に光電変換して出力する光電変
換手段(14a−14n)と、 上記光電変換手段(14a−14n)から出力される複数の無
線信号をそれぞれ空間に放射する複数のアンテナ(17a
−17n)とを備えた光制御型フェーズドアレーアンテナ
において、 上記第2の光放射手段(18b,20b,24)と上記合成手段
(10)の間に設けられ、上記第2の光放射手段(18b,20
b,24)から放射される第2のビーム光のビーム幅方向の
振幅分布を変化して上記合成手段(10)に放射する分布
変化手段(31)を備えたことを特徴とする光制御型フェ
ーズドアレーアンテナ。
1. A first light emitting means (18a, 20a, 22) for generating and emitting a first light beam having a predetermined frequency, and a radio wave inputted from the frequency of the first light beam. Second light emitting means (18b, 20b, 24) for generating and emitting a second light beam having a frequency shifted by the frequency of the signal
And converting the first beam light emitted from the first light emitting means (18a, 20a, 22) into a beam light having a beam shape corresponding to the pattern shape of a predetermined antenna radiation pattern, and emitting the beam light. No. 1 conversion unit (6) and the beam light emitted from the first conversion unit (6) are received, and the amplitude distribution and phase distribution of the received beam light are spatially Fourier-transformed to obtain the Fourier transform. Second conversion means (8) for emitting the converted beam light, beam light emitted from the second conversion means (8) and emission from the second emission means (18b, 20b, 24) Combining means (10) for combining and emitting the second light beam, and sampling means for spatially sampling the light beams emitted from the combining means (10), converting the light beams into a plurality of light beams, and emitting the plurality of light beams. (12) and from the sampling means (12) Photoelectric conversion means (14a-14n) for photoelectrically converting a plurality of emitted light beams into radio signals and outputting the radio signals, and a plurality of radio signals output from the photoelectric conversion means (14a-14n) are radiated into space. Multiple antennas (17a
-17n), and a second light emitting means (18b, 20b, 24) provided between the second light emitting means (18b, 20b, 24) and the combining means (10). 18b, 20
b, 24) a light control type characterized by comprising a distribution changing means (31) for changing the amplitude distribution of the second beam light emitted in the beam width direction and radiating it to the synthesizing means (10). Phased array antenna.
【請求項2】上記分布変化手段(31)は、上記第2のビ
ーム光の振幅分布を、ビーム光の周辺部の振幅がビーム
光の中央部の振幅よりも小さくなるように変化すること
を特徴とする請求項第1項記載の光制御型フェーズドア
レーアンテナ。
2. The distribution changing means (31) changes the amplitude distribution of the second light beam so that the amplitude of the peripheral portion of the light beam is smaller than the amplitude of the central portion of the light beam. The optically controlled phased array antenna according to claim 1.
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